用火是人類史上的一個里程碑，它讓人類從此多了一種改造自然的途徑。但什么是火，火的本質是什么，直到18世紀人們對它有了更深刻的認識。

燃素說成主流

燃燒問題一直是化學研究的核心問題。人們發現，在燃燒的過程中有火焰迸出，而燃燒后的木柴質量會變輕，于是推測再燃燒的過程中有東西離開了燃燒物，人們又推測這種東西應該事非常容易燃燒的物質，于是有燃素說的基本想法——在燃燒過程中“跑掉”的東西后來被成為燃素。

燃素理論最早可以追溯到化學家貝歇爾。1669年，他發表了《地下物理學》一書，在書中，他提出在有機物燃燒過程中，其所包含的油狀土會很快逸出，而只有玻璃狀土留下來。貝歇爾認為，自然中的物質之所以不同，是因為他們含有不同的土元素，而土元素分為玻璃狀土、油狀土和流質土三種。

貝歇爾的學生斯塔爾深受原子論的影響，在原子論的基礎上他建立了燃素的元素概念，將貝歇爾的油狀土稱之為燃素，phlogistou，這個詞來自希臘文，意思是使火開始。

斯塔爾畫像

用燃素理論能夠解釋當時的很多化學現象。在燃素的框架內，斯塔爾還提出，金屬生銹和木材燃燒是同一類化學過程，都是失去燃素的過程。雖然后來，被證實是錯誤的，但燃素說卻是化學史上第一個將各種化學現象統一起來的化學理論，并引導化學走向更廣闊的領域。

但燃素說中有一個明顯地bug，就是燃素到底有沒有重量。因為有機物在燃燒后重量會減少，而金屬生銹重量卻會增加。這是因為燃素學說將燃燒作為燃素從可燃物分離的過程，即分解反應，而現代化學認為的與氧結合的化合反應剛好相反。但由于這種說法確實能比較好地解釋眾多化學現象，所以還是被大多數化學家所接受。

普利斯特列發現“失燃素空氣”

英國化學家普利斯特發現“失燃素空氣”——氧氣的對于顛覆燃素論起到了至關重要的作用。1767年，因為住在啤酒廠隔壁，英國化學家開始研究空氣問題。

1772年，普利斯特列發表了長篇論文“對各種空氣的觀察”，文中記載了他利用集氣槽收集到的各種氣體：由銅、鐵、銀等金屬于稀硝酸制取的“亞硝空氣”（氧化氮）、“燃素化空氣”（氮氣）、與濃硝酸制取的“亞硝蒸氣”（二氧化氮）、“減縮的亞硝空氣”（氧化亞氮）、“酸性空氣”(氫氯酸)。

   

774年，他做出了一個重要的發現，再空氣中加熱水印可以得到紅色的氧化汞。6月，倫敦的科學儀器商贈給他1個直徑30cm、焦距50cm的大凸透鏡。8月1日，他用大凸透鏡加熱汞灰時看到有氣體冒出，并有汞珠出現。他當時認為該氣體是“失燃素硝氣”。

10月，普利斯特在巴黎與拉瓦錫曾談到有關“失燃素硝氣”的事情。11月初回到倫敦后，從11月19日到21日，他再次進行實驗，實驗后他斷定該氣體不是“失燃素硝氣”。1775年3月1日至9 日，他通過著名的小白鼠實驗，發現該氣體可以助呼吸。但由于虔信燃素說，他認為這種氣體不過是含燃素極少的空氣。3月15日，他將發現報告以書信的形式呈交皇家學會會長，報告中把發現的氣體稱為“失燃素空氣” (dephlogisticatedair)。

普利斯特列畫像

  

普利斯特列認識到普通空氣中包含著“燃素化空氣”（氮氣），但按照燃素說，物體在空氣中燃燒后，脫燃素空氣應轉化為燃素空氣，但實際上并沒有這個過程。

幾乎和普利斯特列同時，瑞典化學家也發現了氧氣和氮氣，將其稱之為“濁空氣”和“火空氣”。而他也是燃素說的信奉者。

拉瓦錫推翻燃素說開啟新紀元

同時在研究燃素的還有另一個人——拉瓦錫。拉瓦錫從1772年開始研究燃燒問題，他的方法非常簡單，就是在物質燃燒前后進行稱重。1774年，拉瓦錫在一個密閉的容器中加熱錫和鉛，兩種金屬表明出現了一層灰，而金屬灰的重量要比原來的重，但他還發現，整個容器在加熱后并不好變得更重。他推測，金屬增加了重量，說明空氣中必定失去了重量，若空氣失去重量就會出現真空。果然，當他打開容器，空氣馬上進入了容器，容器的重量立刻增加了。這個實驗說明，金屬的燃燒是化合的結果。

后來，普利斯特列訪問巴黎，拉瓦錫得到了“脫燃素空氣”的信息。第二年，拉瓦錫重做了普利斯特列的實驗，明確得出了燃燒是與空氣中的某種成分相化合的結論。1790年，拉瓦錫建議將“最宜于呼吸的空氣”命名為氧。大量的實驗表明，燃燒現象是一種氧化現象，于是拉瓦錫開始向燃素挑戰。

1787年，拉瓦錫和其他幾位化學家出版了《化學命名法》，從此每一種物質均有了自己的名稱，單質的名稱反映其化學性質，化合物則由組成它的元素來標定。

再接再厲的拉瓦錫，于1789年出版了化學史上劃時代的著作《化學綱要》。書中，他詳盡地說明了對以氧化理論為核心的新燃燒理論，并且推翻了燃素說。在書中，還闡述了化學反應過程中的物質守恒思想，并將化學反應過程寫成了一個代數式。從此化學進入了一個新紀元，所以后來有人將拉瓦錫人稱作“近代化學之父”。

燃素說雖然被拉瓦錫所推翻，但燃素說以科學求真的精神，取代了化學的煉金術傳統和神秘主義的束縛，有意識地不借上帝而運用實驗和思維方法研究物質的變化現象，力圖建立全新的化學理論體系來揭示燃燒的本質，這在思想方法上和研究方法上是一個空前的躍進。而拉瓦錫也正是因為堅持了這種以科學求真的精神，才能顛覆燃素說。

 

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從燃素到氧化 “燒”出來的化學新紀元

圖文簡介

用火是人類史上的一個里程碑，它讓人類從此多了一種改造自然的途徑。但什么是火，火的本質是什么，直到18世紀人們對它有了更深刻的認識。